需要低功耗物聯網感測器

儘管物聯網設備趨於停滯，但物聯網正在不斷發展和擴張。這帶來了一系列新的挑戰。也許當今最重要的事情是如何讓散佈在家庭、城市和供應鏈中的數十億小型設備相互通信，而無需每隔幾週更換電池。使用者可以為智慧型手機和智慧家庭中心充電，但用於監控機器健康狀況、貨櫃船裝載和數千種其他事物的無線感測器則不能。

無線感測器可以在電池耗盡的情況下運行數月、數年甚至數十年，這對於物聯網的未來至關重要，而這取決於高效硬體、智慧軟體和適當網路技術的組合。

了解低功耗物聯網感測器

• 物聯網硬體和軟體耗電量極少
• 物聯網感測器連接功耗極低
  • Z波
  • 紫蜂
  • 6LoWPAN
  • 低功耗藍牙 (BLE)/智慧藍牙
  • Wi-Fi 低
  • 西格福克斯
  • 蜂窩網路（GSM/GPSR/LTE 與 LTE-M/NB-IoT）

物聯網硬體和軟體耗電量極少

感測器通常不需要太多電力即可運作。如果他們所要做的只是每天讀取幾次溫度，那麼電力消耗幾乎可以忽略不計。然而，他們還有另外兩項任​​務：處理資料（使用微控制器）和將資料發送到其他地方（使用射頻發射器）。這是感測器消耗大量電力的時候。

幫助將功耗降至最低的一個簡單方法是使用警報設備使感測器在大部分時間保持在「睡眠」狀態。這個警報裝置只會消耗少量的電力，直到它向感測器發送訊號，表示是時候測量、處理和傳輸訊號了。此警報設備使用的功率越少，感測器的運作時間就越長，無論資料處理電路和射頻發射器使用多少功率。

一般來說，長距離發送大量資料需要大量電力。因此，發送最少量的數據和使用低功耗連接協定都很重要。對資料進行一些本地處理有助於減少傳輸過程中使用的功耗，但找到發送資料的最佳方法更加困難，因為不同的無線技術在不同的情況下會表現得更好。然而，有許多選擇，從高耗電的 WiFi 和蜂窩網路（如 GSM、GPSR、LTE 等）到低功耗選項（如 Zigbee 和 Sigfox）。

物聯網感測器連接功耗極低

並非所有物聯網感測器都是一樣的：有些感測器將在人口稠密的城市地區傳輸數據，其他感測器可能用於偏遠山區。人類可以在家庭和工廠中使用相當多的感測器。感測器的工作頻率以及它們在每個頻率上使用的協議將根據用例和其他因素而有所不同，但以下是一些最常見的協議，按範圍從短到長的順序列出。

Z波

• 範圍：30m - 100m
• 頻率：900MHz
• 資料傳輸速度：10 - 100bit/秒

Z-wave 主要用於家庭自動化用途，是一種流行的低功耗技術，支援網狀網路並在低於 1GHz 的頻段上運行，有助於降低功耗、電力和其他設備的干擾。

紫蜂

• 範圍：10m - 100m
• 頻率：2.4GHz
• 資料傳輸速度：250kbit/s

Zigbee 迄今已廣泛應用於工業物聯網 (IIoT)，專門用於運行低功耗的短距離感測器網狀網路。它最大限度地減少了感測器無線電波的活動時間，以減少功耗。

您可以查看更多：比較 Zigbee 和 Z-Wave，兩種智慧家庭無線技術

6LoWPAN

• 範圍：各種
• 頻率：靈活
• 資料傳輸速度：20 - 250kbit/秒

儘管經常被認為是 Zigbee 的競爭對手，但 6LoWPAN 並不是一種應用協定。 6LoWPAN 是基於IPv6的網路協議，這意味著每個連接的設備都將擁有自己唯一的識別位址。這使得 6LoWPAN 可以輕鬆地與現有的基於 IP 的系統相容，並且它實際上可以在多種頻段上運行，而不僅僅是單個頻段。 6LoWPAN 尚未廣泛採用，但其低功耗提供了一些巨大的兼容性優勢。

低功耗藍牙 (BLE)/智慧藍牙

• 範圍：20m - 150m
• 頻率：2.4GHz
• 資料傳輸速度：1Mbps

藍牙已經整合到許多消費性設備中，隨著低功耗版本的推出，它為物聯網帶來了巨大的飛躍。與其他一些技術相比，它支援更高的吞吐量水準和更長的範圍。由於其相容性，它可以成為許多應用程式的首選。

Wi-Fi 低

• 範圍： 長達 1 公里
• 頻率：900MHz
• 資料傳輸速度：150Kbps - 18Mbp​​s

HaLow 由 Wi-Fi 聯盟開發，作為連接物聯網設備的低功耗標準，在用於智慧家庭設備和感測器網路時主要與藍牙競爭。 900MHz 頻率提供了良好的範圍和穿透障礙物的能力。吞吐率非常高，功耗非常低。它尚未廣泛使用，但預計可以很好地完成這項工作。

西格福克斯

• 範圍：3km - 50km（取決於障礙物）
• 頻率：900MHz
• 資料傳輸速度：100 - 600bit/秒

對於小型、遠距離、低功耗的資料傳輸，Sigfox 很難被擊敗。根據環境，它可以長距離發送資料。吞吐量相當低，對於頻寬密集型設備來說不是一個好的選擇，但對於通用測量儀器和基本感測器來說卻是很好的選擇。 Sigfox 在歐洲、美國、澳洲和亞洲廣泛使用。

蜂窩網路（GSM/GPSR/LTE 與 LTE-M/NB-IoT）

它們的普遍性和高吞吐率使蜂窩網路成為物聯網感測器的合適選擇，但它們的高功耗和即使在不可行的物聯網環境中網路流量也容易變得擁塞的趨勢，使得它們在低功耗傳感器製造商中不受歡迎。這就是為什麼人們不斷致力於升級現有基礎設施，以支援LTE-M（LTE-Machine，這意味著允許即時物聯網資料傳輸）和NB-IoT（窄頻-IoT），特別針對低功耗和低吞吐量設備。 LTE-M 和 NB-IoT 以及 5G 可能會用於許多未來的物聯網應用。

電池技術正在穩步改進，大型感測器網路的快速部署也在順利進行中。我們在構建既節能又不犧牲性能的傳感器方面取得了令人印象深刻的進步。

已有大量用戶的標準，如藍牙、WiFi和蜂窩網絡，可能會廣泛應用於家庭，而工業和其他應用則針對任何應用，哪些技術最適合其使用場景？

建立低功耗感測器網路將在未來幾年甚至幾十年內變得越來越流行。